CN102211549B - 用于车辆的摄像机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的摄像机，该摄像机(3)至少具有：光电式图像变换器(14)；摄像机壳体(10)，图像变换器接收在该摄像机壳体的壳体内腔(11)中；摄像机光学装置(12)，其接收在摄像机壳体(10)的光学装置装配基准面(23)中并且用于使初级检测区域在图像变换器(14)上成像；以及摄像机贴靠基准面(20、21)，用于使摄像机(3)相对于车辆玻璃(2)定位。按照本发明规定：在摄像机壳体(10)上构成有用于至少一个光转向装置(16、17、18、19)、例如一个或多个镜的至少一个接收面(15a、15b、15c、15d)，用以使来自至少一个另外的检测区域(24、27)的光向摄像机光学装置(12)转向。光学装置装配基准面、摄像机贴靠基准面和接收面优选构造在一个唯一的壳体件、例如上壳(10a)上。

Description

用于车辆的摄像机

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的摄像机。

背景技术

在车辆中，通过光学图像变换器或图像传感器满足不同的功能，例如雨识别、玻璃状态识别、隧道识别、晨昏识别、环境亮度识别以及太阳高度识别。此外，为了实现驾驶员辅助系统，部分地设有复杂的视频系统或摄像机，用于检测车辆外部空间、特别是在车辆前面的行驶场景。

因此，不同的传感器和视频系统可以电接触导通并且这样地安置在车辆中，使得它们一方面不被遮盖并且具有透过车辆玻璃的自由视野，另一方面不会显著地阻碍驾驶员的自由视野。因此，在使用多个传感器的情况下，为了安置这些传感器和摄像机会出现不可忽视的集成压力。

DE10310264A1示出一种特别是用于车辆的反折射摄像机，该摄像机具有包括变换器和光学装置的图像传感器。环境的光学射束在入射到图像传感器上之前在至少一个(反射)镜上被反射，其中，该镜与图像传感器分开地设置，特别是设置在车辆的安装件、例如第三制动信号灯上。

DE102005000650A1描述了一种摄像机装置，其中摄像机设置在固定于前挡风玻璃上的后视镜的镜脚部中并且通过转向镜检测车辆前面的环境区域。因此，通过安装在镜脚部中能够减小用于保持摄像机的附加的空间需求以及附加的成本。EP1580092A2示出一种摄像机，该摄像机利用同一个图像传感器一方面穿过玻璃拍摄车辆周围环境、另一方面拍摄入射到玻璃中的光用以检测玻璃表面。

DE102004056349A1描述了一种用于车辆的驾驶员辅助系统的图像检测系统，其中，摄像机通过平面镜和与该平面镜错开设置的曲面镜接收光并且因此检测不同的视野区域。DE10323560A1描述了一种摄像机，该摄像机一方面直接地检测车辆周围环境并且此外通过曲面镜检测车辆上方的区域。

DE102005043411A1示出一种立体光学系统，其中，转向镜将来自不同检测区域的图像转向到一个共同的图像传感器上。

因此通过附加的转向装置或者说光转向装置可以增大摄像机的检测区域并且实现另外的功能。但在这里通常需要借助附加的校准装置进行复杂的校准，因为附加的光转向装置必须相对于摄像机精确地定位并且很小的偏差就会显著不利地影响附加的功能。

发明内容

按照本发明，在摄像机壳体本身上设有一个或多个光转向装置、特别是镜。通过光转向装置因此可以增大由图像传感器和摄像机光学装置形成的初级检测区域。因此，附加的光转向装置优选形成至少一个次级光学装置，通过该次级光学装置检测至少一个次级检测区域。因此，在初级检测区域内例如可以设置一个或多个镜，所述镜使次级检测区域向着摄像机光学装置转向。

一个重要的按照本发明的优点在于，下面的功能元件安装或构成在摄像机壳体上、优选甚至在摄像机壳体的唯一一个壳体件上：

摄像机贴靠基准面，用于限定地相对于玻璃定位摄像机、特别是用于将摄像机定位在固定于玻璃上的摄像机保持装置中；

光学装置装配基准面或者说光学装置贴靠基准面，通过它限定摄像机光学装置(物镜)的并且因而还有光轴的位置和方向，以及

一个或多个用于光转向装置的接收面或接收区域，亦即特别是用于固定该镜。

通过摄像机贴靠基准面确保摄像机相对于玻璃的精确定位。摄像机能够通过它的摄像机贴靠基准面特别是接收在摄像机保持装置中，该摄像机保持装置例如通过保持板固定在玻璃内侧上。在这里，摄像机可以例如被夹住、亦即被接收在摄像机保持装置的卡锁接收部中。

光学装置装配基准面或者说光学装置贴靠基准面可以例如是用于摄像机光学装置或用于透镜保持装置(其保持各个透镜)的基本上圆柱形的物镜接收部或空槽。

用于光转向装置的接收面或接收区域限定所述一个或多个次级光学装置和特别是其相对于初级光学装置、即摄像机光学装置的校准。

因此一个重要的优点在于，相关的校准、即摄像机相对于玻璃的校准以及摄像机光学装置的光轴相对于壳体的校准和次级光学装置或光转向装置相对于摄像机光学装置(初级光学装置)的校准全部在摄像机壳体本身上或通过摄像机壳体的造型实现，并且因此不需要附加的校准装置来相对彼此校准两个构件、例如相对于壳体校准保持装置。

按照一种特别优选的实施形式，这些对于校准相关的面或区域可以构造在唯一一个单壳的部件上或者说构造在唯一一个模具制造的部件上、特别是在摄像机壳体的上壳上。因此，这些面或区域以很精确的位置相对彼此确定，而随后不需要附加的校准。上壳可以例如构造为塑料注塑件或塑料压制件、或者构造为压铸件，例如铝压铸件。在这样的制造方法中，在构件中出现足够小的公差，从而确保校准所必需的精度。

因此，在生产过程中已经可以确保精确的布置和光学校准；不必担心在安装或定位在车辆中时的事后的改变。因此，上壳固定在下壳上以构成整个摄像机壳体是相对不成问题的，因为这里可能出现的公差不再影响已经通过上壳确定的功能。

图像变换器优选固定在电路载体上，该电路载体同样接收在上壳上。

通过使用多个镜必要时可以增大次级光学装置或由次级光学装置和摄像机光学装置(初级光学装置)形成的装置的物距，以便成像例如具有较大物距的附近区域。

在这里，例如可以在初级检测区域的下部分和/或侧向部分上安装尺寸相对小的镜，这些镜分别与一个或多个另外的镜协同作用，这些另外的镜例如在摄像机光学装置旁边和/或后面地设置在摄像机壳体的后部区域内。

光转向装置构成一个或多个次级光学装置并且能实现附加的功能。因此，例如可以对其上安装有摄像机的挡风玻璃的玻璃外侧成像，以便检测玻璃状态，并且例如可以检测受到水或其它液体的润湿、弄脏、雾凝结和/或结冰。另一个作为补充或变换设置的功能可以是，使周围环境区域在图像变换器上不清楚地成像，例如以便检测周围环境亮度，其中，为此例如检测向上或者向前上方的视线方向。

附加的次级光学装置可以仅仅通过平面镜构成，或者通过使用曲面镜或凹面镜也可以改变聚焦或物距。

特别是两个次级光学装置可以在左侧和右侧形成在摄像机壳体上，这两个次级光学装置中的各一个第一镜在左侧或右侧设置在初级检测区域的下部分中并且接收第二镜的光，该第二镜在左侧或右侧设置摄像机壳体的下部分上并且确定各自的次级检测区域。

原则上一个次级光学装置也可用于多个功能。因此，例如在摄像机光学装置的初级检测区域内可以设有一个第一镜，该第一镜接收两个另外的用于不同功能或不同视线方向和次级检测区域的镜的光。

附图说明

图1示出按照本发明的摄像机在车辆内的布置的剖视图；

图2示出按照本发明的摄像机的略微透视的俯视图；

图3斜侧向地从上方示出另一透视视图；

图4示出基本上从前面看摄像机的另一透视的视图。

具体实施方式

在这里未进一步示出的、带有挡风玻璃2的车辆1中，摄像机3固定在一个这里用虚线示出的摄像机保持装置4上。摄像机保持装置4固定在挡风玻璃2上，例如卡锁到一个粘接在挡风玻璃2的内侧2a上的保持板8上。摄像机保持装置4也可以是后视镜的镜保持装置的一部分。

摄像机3具有摄像机壳体10，在该摄像机壳体中或上安装有一个物镜12作为摄像机光学装置，其中，在摄像机壳体10的壳体内腔11中接收有一个图像传感器14(成像器)作为光电变换器，该图像传感器输出图像信号。物镜12可以例如通过透镜保持装置和被接收的透镜构成。

摄像机壳体10可以例如两壳式地由塑料制成，包括一个上壳10a和一个下壳10b，它们在连接区域10c内相互锁定或焊接。在图2、3、4的透视图中，在这里仅能看到上壳10a。上壳10和下壳10b可以例如构造为塑料注塑件或塑料压制件或者也可构造为由轻质金属如铝制成的压铸件。壳体内腔11是不透光地、优选也对灰尘密封地通过摄像机壳体10密封。

在上壳10a上构造有接收区域15a、15b、15c、15d，在这些接收区域上设有镜16、17、18和19作为光转向装置，这些镜如下面所描述的那样改变摄像机2的检测区域。接收区域15a、15b、15c、15d可以是面，镜作为金属条粘接在这些面上；此外，接收区域15a、b、c、d也可以是卡锁接收部或凸起，镜16、17、18、19卡锁在这些卡锁接收部或凸起上。

摄像机保持装置4在摄像机的摄像机贴靠基准面20和21上接收该摄像机3，这些摄像机贴靠基准面例如构造在上壳10a的前端部和上端部上：在这些图中示出这样的构成，其中，两个侧向隔开距离的摄像机贴靠基准面20钩状地向下指向，而两个摄像机贴靠基准面21销状地在上方侧向向外突出。因此，摄像机3的位置和方向在安装时通过摄像机贴靠基准面20和21限定。

在上壳10a上作为例如圆柱形的空槽还构造有光学装置装配基准面23，物镜12安装到该光学装置装配基准面中。因此，光学装置装配基准面23确定物镜12的位置和方向并且因此确定通过图像变换器和光轴A或其锥形的初级检测区域23。光轴A例如水平地或向下倾斜地延伸，以便检测在车辆1前面的外部区域。镜16和18位于初级检测区域22内并且因此使光向物镜12转向，该光被另外的例如设置在上壳的后上方的端部上的镜17和19输入。镜16和18因此限定第一次级光学装置，该第一次级光学装置将第一次级检测区域24输入给物镜12，镜17和19相应地形成第二次级光学装置，该第二次级光学装置给物镜12输入第二次级检测区域27，为了清晰起见该第二次级检测区域仅在图3中、而未在图1中示出。

按照一种有利的实施方式，镜16和18可以是凹面镜或曲面镜、亦即成像镜，它们因此聚焦地或改变物距地起作用，而镜17和19可以是平面镜或者说折叠镜。

折叠镜17和19可以根据所希望的应用来改变光路经。因此，例如第一次级光学装置16、17可以形成视线方向基本上竖直向上或向前且向上的次级检测区域24，例如以45°张角向上，以便能测量环境亮度，其中不清晰的图像或散焦是有利的，以便实现平均。

第二次级光学装置18、19可以实现基本上向前的视线方向和在挡风玻璃2的外侧2b的表面区域上的聚焦，以便例如检测玻璃状态，由此特别是可以检测被水的润湿作为雨传感器功能、弄脏和/或必要时其他的状态如雾凝结、结冰等。因此，初级检测区域22例如可以无限地指向物距，以便将车辆前面的区域清楚地成像到图像传感器14上，第二次级检测区域27具有较短的物距。

通过使用两个镜、即成像镜18和折叠镜19，实现较大的物距并且因此实现减小光学成像误差并提高景深。通过在摄像机壳体10上使用另外的镜、例如的另外的折叠镜，可以进一步增大物距。

在摄像机壳体10的上壳10a中还可构成用于连接摄像机3的插头30的空槽。

Claims (12)

1.用于车辆的摄像机，其中，该摄像机(3)至少具有：

光电式图像变换器(14)；

摄像机壳体(10)，图像变换器(14)接收在该摄像机壳体的壳体内腔(11)中；

摄像机光学装置(12)，该摄像机光学装置被接收在摄像机壳体(10)的光学装置装配基准面(23)中并且用于使初级检测区域(22)在图像变换器(14)上成像；以及

摄像机贴靠基准面(20、21)，用于使摄像机(3)相对于车辆玻璃(2)定位；

其中，在摄像机壳体(10)上构造有至少一个接收面(15a、15b、15c、15d)，在所述至少一个接收面上安装有至少一个光转向装置(16、17、18、19)，用于使来自至少一个次级检测区域(24、27)的光向着摄像机光学装置(12)转向，

其中，所述光学装置装配基准面(23)、所述摄像机贴靠基准面(20、21)和所述至少一个接收面(15a、15b、15c、15d)构造在摄像机壳体(10)的一个唯一的壳体件(10a)上，或者，所述摄像机壳体(10)具有一个上壳(10a)和一个下壳(10b)，并且所述光学装置装配基准面(23)、所述摄像机贴靠基准面(20、21)和所述至少一个接收面(15a、15b、15c、15d)构造在所述上壳(10a)上。

2.根据权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述壳体件或所述上壳构造为塑料注塑件、塑料压制件或金属压铸件。

3.根据权利要求1或2所述的摄像机，其特征在于，所述光转向装置(16、17、18、19)粘接或卡锁在接收面(15a、15b、15c、15d)上。

4.根据权利要求1或2所述的摄像机，其特征在于，在车辆(1)中使用摄像机(3)时，第一次级检测区域(24)基本上向上延伸，用于不清晰地成像车辆周围环境，以求得环境亮度。

5.根据权利要求1或2所述的摄像机，其特征在于，在车辆(1)中使用摄像机(3)时，第二次级检测区域(27)指向车辆玻璃(2)的表面区域(2b)，用于使该表面区域(2b)在图像变换器(14)上成像。

6.根据权利要求1或2所述的摄像机，其特征在于，作为光转向装置至少两个协同作用的镜(16、17；18、19)形成次级光学装置，用于使至少一个次级检测区域(24、27)向着摄像机光学装置(12)转向。

7.根据权利要求6所述的摄像机，其特征在于，所述次级光学装置至少包括一个构造为平面镜的折叠镜(16、18)和一个构造为曲面镜的成像镜(17、19)。

8.根据权利要求7所述的摄像机，其特征在于，所述摄像机具有两个各包括两个镜(16、17；18、19)和一个次级检测区域(24、27)的次级光学装置，其中，每个次级光学装置的各一个第一镜(16、18)设置在摄像机光学装置(12)的初级检测区域(22)内，并且每个次级光学装置的一个第二镜(17、19)设置在摄像机壳体(10)的后上部区域上。

9.根据权利要求8所述的摄像机，其特征在于，两个第一镜(16、18)设置在初级检测区域(22)的左下部区域和右下部区域内，并且两个第二镜(17、19)与摄像机光学装置(12)隔开距离地并且在摄像机光学装置(12)后面地设置在左侧和右侧。

10.根据权利要求1或2所述的摄像机，其特征在于，在所述摄像机壳体(10)上形成多个彼此隔开距离的摄像机贴靠基准面(20、21)，用以卡锁地接收在摄像机保持装置(4)中。

11.包括根据上述权利要求之一所述的摄像机(3)和固定在车辆玻璃(2)上的摄像机保持装置(4)的装置，该摄像机保持装置在摄像机的摄像机贴靠基准面(20、21)上接收该摄像机(3)。

12.根据权利要求7所述的摄像机，其特征在于，所述成像镜构造为凹面镜。